流域自然资源综合调查技术体系构建

■ 葛良胜/夏 锐,2/袁士松

（1.中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心，北京 100055；2.中国地质大学（北京），北京 100083；3.中国地质调查局地球物理调查中心，河北 廊坊 065000）

0 引言

为贯彻落实党中央关于“加快建立自然资源统一调查、评价、监测制度”要求，有效履行统一行使全民所有自然资源资产所有者职责、统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责的“两统一”职能，自然资源部分别于2020年1月和2022年2月发布了《自然资源调查监测体系构建总体方案》（以下简称《总体方案》）和《自然资源调查监测技术体系总体设计方案（试行）》（以下简称《技术方案》）。两个方案从地下资源层、地表基质层、地表覆盖层、管理层分层分类模型出发，围绕土地、矿产、森林、草原、水、湿地、海域海岛等主要自然资源类型，分别从自然资源调查监测业务体系和技术方法体系角度对自然资源统一调查监测工作进行了规划设计。长期以来，我国自然资源调查监测实行分级分类的工作模式，由于相关职能部门对单要素自然资源概念内涵和外延的理解不同，以及对管理事权的过分强调，客观上造成了调查对象空间边界和权属边界交叉重叠、调查监测数据相互矛盾或存在孤岛的局面，不符合生态文明建设和自然资源统一管理要求。因此，迫切需要在自然资源统一调查监测评价框架下，综合考虑自然资源生态系统的体系完整性和要素关联性，以区域或流域为单元，开展集“山水林田湖草沙”于一体的自然资源综合调查工作。在研究层面，张新安等[1]和施俊法[2]曾提出将各类资源看作一个整体来开展综合调查评价的基本构想，葛良胜和夏锐则提出了自然资源综合调查的业务体系框架[3]；在实务层面，中央和地方各级自然资源主管部门和相关单位也在主动、积极地开展自然资源调查监测试点探索和实践[4-7]。本文在充分继承借鉴、转换融合各单项自然资源调查技术方法基础上，结合自然资源部部署的自然资源综合调查试点项目，对自然资源综合调查技术方法体系构建进行研究，以期对自然资源综合调查工作有所启示。

1 自然资源综合调查概念及意义

1.1 基本概念

自然资源综合调查是基于新时代生态文明建设需求和“两统一”管理职能需要，以“山水林田湖草沙”是一个生命共同体理念为指导开展的自然资源调查，是相对于过去的以各门类资源为主体的专项或分类调查而提出的一个新概念。其基本定义是指集立体国土空间内“山水林田湖草沙冰矿”等全部自然资源要素于一体的一站式、全覆盖、综合性调查。

1.2 主要特点

《总体方案》明确自然资源调查分为基础调查和专项调查，并提出了统一调查的总体要求。综合调查与它们相比，既有区别，又有联系，具有复杂的包含与被包含关系和自身的一系列特点。

一是调查对象指向明确。综合调查与以国土“三调”和在此基础上开展的国土变更调查、地理国情监测都属于基础调查范畴，但它们聚焦的工作对象不同。国土“三调”主要聚焦全国国土平面空间范围内的土地利用类型和现状，即地类的调查，地理国情监测则重点在国土“三调”成果基础上，根据需要对特定地类对象可能存在的变化情况进行定期或不定期的监测，也就是说此二者的工作对象均是地类，而综合调查聚焦的是人类活动可及的全立体国土空间范围内的全部自然资源，即资源调查。显然地类不等于资源，例如林地调查，调查的是该地类的面积、边界等，但并没有调查林地上实有森林资源的数量和质量。

二是调查空间多维立体。不论是以地类为主要内容的基础调查，还是以单门类资源为主要内容的专项调查，都以该地类或资源实体在国土空间占据的平面或平面投影范围为限制，但综合调查在平面空间覆盖基础上，增加了立体空间覆盖，以及相应类型的自然资源，如地下矿产、生物多样性，实现陆地海域统筹，地上地下一体，即立体国土空间无空白、资源无遗漏；将数据成果的平面空间表达改变为立体空间分层表达，与三维立体时空数据库对应，体现出明显的多维性特点。

三是调查指标全面综合。综合调查指标设计具有明显的基础调查+专项调查特点，同时突出共性、兼顾特性，描述的不仅是各类自然资源的类型和数量，还包括质量、状态、结构、配置、关联、性质和生态等属性指标，同时兼顾自然资源的经济性、生态性和动态性；强调不同类型自然资源间的空间配置、边界刻画、要素关联、属性相关，具有很强的地区性、流域性、资源整体性及生态系统性特色，但在专业性、专门性和学科性上又不及专项调查那样深入。

四是调查技术多元集成。由于综合调查涉及的自然资源门类多样且调查空间范围更广，决定了调查工作既需要运用一般通用性的常规方法技术，又需要运用仅在某些特定资源、特定空间调查中用到的专门性方法技术。另外，自然资源综合调查强调一体化完成、一站式实施，为避免综合调查沦为基础调查+专项调查的简单叠加或重复运用，有效集成运用多样化的方法技术十分关键。

五是调查工作实践性强。与从调查监测工作组织和管理角度提出来的“统一调查”必须贯彻“统一组织开展、统一法规依据、统一调查体系、统一分类标准、统一技术规范、统一数据平台”的“六统一”总体要求不同，综合调查是从调查监测工作的技术和实践角度提出的一种实施（操作）模式，强调资源类型全面、国土空间立体、要素指标融合、技术方法协同。显然，综合调查也需贯彻统一调查的基本要求，并在其框架下开展。

六是调查成果应用多元化。综合调查既关注调查区域内的主体自然资源一体化，全面查清资源本底，又强调要比较精确地反映调查区域内各类自然资源状况、主体自然资源涉及的要素和属性，因此综合调查的成果可满足不同层次自然资源管理、保护、利用，国土空间规划，生态修复治理等“一查多用”的多元化需求，在服务国家重大战略、重大需求、重要工程等区域性、特殊性要求方面具有不可替代性。

1.3 开展自然资源综合调查的意义

组织开展自然资源综合调查对面向新时代生态文明建设要求，提升自然资源综合管理能力，从根本上解决自然资源领域存在的突出问题具有重要意义。

一是有效履行“两统一”职责的必然要求。自然资源“两统一”管理是自然资源部门的核心职责。“山水林田湖草沙是生命共同体”理念深刻揭示了自然资源要素之间相互联系、相互影响、相互作用的实质，而自然资源要素之间的关系具有经济和生态两种价值。从这个角度看，“两统一”的实质是从自然资源整体保护、利用和规划角度，对自然资源经济价值和生态价值的综合管理。要想有效履行自然资源“两统一”管理职责，仅了解自然资源的空间分布（即地类）及其变化是不够的，单纯了解不同类型自然资源独立分布变化及其经济价值，也无法满足从整体上分析评价其系统生态效应的现实需要。自然资源综合调查恰好搭建起二者联系的桥梁，由自然资源综合调查形成的数据及基于数据的分析，将为自然资源从以要素管理为主向以综合管理为主的转型和升级奠定坚实基础。

二是新时代自然资源管理的发展趋势。世界各国自然资源管理一般依据自身基本国情、资源禀赋、发展阶段等采取不同的模式。依托现代信息技术推动，世界主要国家自然资源管理机构正由分类分级管理向保护利用统筹化、经济生态一体化方向发展，资源、产业、生态、资产等日趋融合和综合管理是基本趋势[8]。虽然也存在自然资源管理职能分散于多个管理机构的情况，但它们通过横向扩权、纵向简政、建立协调机制和契约制度等方式，优化管理职能，事实上达到了划清管理界限，实现统一综合管理的目的。我国已进入生态文明建设新时代，实行自然资源统一综合管理，是实现资源开发与生态保护协调发展的必然要求。

三是解决调查监测领域有关问题的必由之路。长期以来，我国自然资源调查监测实行分级分类进行的工作模式，甚至某些单门类自然资源，也被人为地割裂为不同的部分进行调查监测。在生态文明建设大背景和“山水林田湖草沙是生命共同体”的系统理念下，这种调查模式暴露出许多问题。相关职能部门出于各自管理需要对单门类自然资源概念内涵和外延的理解不同及过分强调管理事权，客观上造成了调查对象空间边界、权属边界的交叉重叠，调查数据重置现象和孤岛效应，无法在同一平台上有效整合等问题。同时还造成了相关职能部门注重表达各自领域的管理效能，而忽略了对联动或相关业务的影响。因此，要能解决上述问题，自然资源调查既要重视单门类分类和专业调查，又要重视多门类自然资源综合和协同调查。

2 技术体系构建

自然资源综合调查包括全国、区域或流域和局域等不同层次，是一项复杂的系统工程。不同调查尺度对调查工作有不同的要求。全国层面的自然资源综合调查可以在国土“三调”模式基础上进行延伸和拓展，将“国土调查”升级为自然资源综合调查。在调查内容上，将土地利用类型和现状，对应转化为资源类型与现状，将相对简单的空间位置（范围）、面积等数量指标，拓展到从国家层面需要重点掌握的资源量等指标；在调查范围上，重点增加海域和地下空间，拓展资源类型，真正实现陆域海域一体、地上地下一体；在调查周期上，首次全国性的自然资源综合调查工作可考虑由国家统一部署，行业部门和地方政府密切协同，以最新的国土“三调”成果为基础，出台相应的标准规范，选择合适时机，全国集中组织实施，并在3年内完成。以10年或更长时间为一周期，在调查周期内可通过变更调查和监测，实现年度更新。现阶段，我国自然资源管理主要涉及7大自然资源要素，指标体系十分复杂，标准规范体系和技术方法体系有待明确，统一集中组织自然资源综合调查还有很大难度。本文认为，可按《技术方案》中明确的技术思路和实施路径，采用急用先行、分步实施、迭代逼近策略，面向国家和地方重大战略、重大规划、重大部署等需求，先行开展区域性、流域性自然资源综合调查试验试点，形成工程化技术方法与技术流程，然后再进行全国部署。也可考虑在各地区先行先试的基础上，通过整合集成相关成果，形成全国性自然资源综合调查监测成果。基于此，本文重点讨论区域或流域自然资源调查技术体系问题。

2.1 工作定位与目标

区域或流域自然资源综合调查，既可看作是基础调查的延伸和拓展，又可以看作是各门类资源专项调查的集成和综合，但不能片面地理解为现有各类调查监测业务的简单延续和物理拼接，而是应突出其系统性、整体性和关联性。其成果作为支撑自然资源管理、国土空间规划和生态系统治理修复的前提和基础，决定了这项工作是国家公益性和基础性工作的重要组成部分。区域或流域自然资源综合调查的主要目标和任务是：深度查明相关区域或流域不同类型自然资源具体情况、时空结构及组合配置，详细摸清相应地区各类自然资源禀赋特征和开发利用条件，支撑研究相应地区不同类型自然资源相互作用、相互反馈及开发利用对生态环境影响的内在机制、特点规律，正确评价自然资源对支撑国家重大战略实施等的承载能力、保障能力和持续潜力，为科学制定相应地区社会经济发展规划、国土空间管理控制和开发使用方案、设计生态环境保护和修复方案、提升人民生活水平和幸福指数措施、保障人与自然和谐共生和发展策略，以及国家重大战略贯彻实施、重大工程建设运用等提供精准服务。

2.2 调查内容与指标

整体查明调查区土地、森林、草原、湿地、水、地表基质、地下资源（矿产、地下空间）等主要自然资源的种类、数量、质量、结构、功能特征等重要指标，注重搞清不同类型自然资源间相互作用、相互影响机制和规律。流域自然资源综合调查通用调查指标参考表1，应结合区域特色，根据需要解决的问题和需求来选择、补充相应指标，比如地质遗迹、海域海岛、旅游景观资源等。

表1 流域自然资源综合调查主要属性指标

2.3 技术思路与方法

区域或流域自然资源综合调查应充分运用但不拘泥已有各类调查监测的数据和成果。因为各类调查监测的目的要求、内容指标、技术思路、作业方法、关注重点、服务方向均有明显区别。现行调查或试点的基本技术思路应根据自然资源分层分类模型，以国土“三调”成果为统一底图，不以某专门类型资源为对象，而是统筹区域内所有类型的可调查资源，通过规则或不规则网格的点、线、面、体等系统控制，遇林调林、遇草调草、遇水调水、遇湿调湿、遇矿调矿，充分利用以地面调查监测系统为主的立体化、一站式或专门性技术方法手段，系统填制调查区立体空间自然资源图，以获取各种数据，采集必要样品。

2.3.1 调查单元设置

自然资源综合调查应以区域、流域为调查单元，统筹考虑自然地理单元的完整性及生态系统的关联性，空间上包括管理层、地表覆盖层、地表基质层、地下资源层，调查范围一般与国家重点战略和工程部署规划的范围一致，便于调查成果服务应用于自然资源管理、国土空间规划等领域。

2.3.2 调查范围确定

需依据国家重点战略和工程部署规划情况，并结合相关地区自然资源类型，按详细刻画分布在地球表面（如地表基质）、地表以上（如林草），以及地表以下（如矿产、地下空间等）的各自然资源体，形成一个完整支撑生产、生活、生态的自然资源立体空间，反映自然资源产生、发育、演化、利用过程和相互关系，服务多元化应用等要求，确定调查工作开展的立体国土空间范围。在水平方向上要无缝覆盖地球表面，垂向上根据需求灵活设置，一般区域以地下0～5m深度为重点，通常深度不超过50m，地下资源层需高度关注0～10km范围内已调查地下空间、矿产及地下水分布、数量、质量、生态，以及保护和利用问题；地上则应达到调查资源类型的自然延伸空间。

2.3.3 调查工作部署

综合考虑区域自然资源类型及其地理地貌单元、地表覆盖状况、地表基质分布、土地利用情况等因素，分区、分类、分层次、网格化部署调查工作。调查区域内的主体自然资源要一体化，全面查清楚，围绕工作目标确定调查一般区、重点区、典型区。一般区以国土“三调”图斑为基础底图，通过设计合理的点线调查，掌握工作区自然资源数量、质量等。重点区对主要门类自然资源，按照样地、样方、剖面，甚至背包钻等方法进行适度精细专项调查。通过调查形成对不同类型自然资源间的资源配置、生态功能、相互关系等的精准认知，掌握生态问题，查清影响因素、成因机理和演替趋势。

2.3.4 调查精度选择

原则上流域尺度（省级)调查按照1∶100万～1∶50万比例尺精度开展，重点区域（市级）按照1∶25万～1∶10万比例尺精度开展，典型区域（县、乡、村级）按照不低于1∶5万，甚至1∶1万或1∶5000的比例尺精度开展工作，局部地区可能需更大比例尺。此外，采用图斑+网格法，对全区进行系统控制，比如1∶50万、1∶25万、1∶5万比例尺精度分别按平均1点/16km2、1点/4km2、1点/1km2进行控制，但不能平均使用工作量、均匀布设调查点，利用最小工作量实现相应精度控制的目标。

2.3.5 调查工作流程

按“技术准备—外业调查—内业分析”的工作流程开展流域自然资源综合调查（图1）。技术路线包括资料收集、底图制作、资源调查、数据建库、分析评价等环节。以国土“三调”数据为底版，融合土地（耕地）、矿产、森林、草原、水、湿地等地表覆盖层和地表基质层调查成果，分层分类制作涵盖各类自然资源信息的调查底图。以图斑为单元，采用影像比对、内业解译和外业调查等技术手段，产出各类自然资源的类型、面积、分布及其变化等数据。以专项调查样地（点）为基础，根据精度和问题需求构建调查监测体系，设置调查样地（点），开展样地（点）调查，利用自然资源三维立体时空数据库开展数据录入，统计汇总、综合分析评价各类自然资源基本状况，以库-图-表-报告等成果表达开展服务应用。

图1 流域自然资源综合调查工作流程和技术方法体系

2.3.6 方法技术组合

上述不同环节工作，可针对性地采用技术方法组合。

(1)资料收集。主要包括国土“三调”、地理国情监测等基础调查和森林资源管理“一张图”，草原、湿地等专项调查成果，遥感影像、地形地质等现状数据，以及人文地理、空间规划等管理利用和社会经济的相关数据资料。

(2)底图制作。按照管理层、地表覆盖层、地表基质层、地下资源层三维空间位置，以GIS和RS技术为支撑，统一本底、时点及标准，开展基于遥感技术的全覆盖面积变化解译，分层分类制作资源分布图，确保底图的现势性与科学准确。通过数据叠加、融合、改化、补充的技术方法分层分类制作4层资源分布图。其中，管理层主要包括行政界限、自然资源权属界限、永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界、自然保护地界限、开发区界限、经营界限等各类日常管理、实际利用等界限数据；地表覆盖层以国土“三调”及最新国土变更调查成果为基础，对接林草湿、水资源专项调查年度图斑监测数据，通过最新高分辨遥感影像确认，形成地表覆盖层分布图；地表基质层充分收集和系统研究调查区地形测绘、基础地质、第四纪地质、土壤调查、水文地质、土地质量等各类成果，结合各类剖面、钻孔、地球物理等资料，开展改化区划，获取地表基质时空结构、理化性质、景观属性、生态环境、历史演变等基本特征，制作形成地表基质分布图；地下资源层参照《矿产资源国情调查技术要求》《地下水资源分类分级标准》及地下空间相关标准，利用矿产、地下水资源调查、地下空间等资料，制作地下资源分布图。

(3)外业调查。包括遥感图斑核实、实地调查（样地样方、地球物理调查、山地工程、监测观测）等工作。图斑调查采用路线调查和关键地带线索信息追索，核实变化图斑的范围界线，具体可结合年度国土变更调查和林草湿专项调查开展相关工作；实地调查依托国家林草湿、地下水等全覆盖系统调查框架，根据调查精度要求，布设调查样地（样方、样点），设置土壤坑、剖面、钻孔等山地工程、物探工程勘查，结合水文站、生态站、气候站等水土气生定点监测（观测）点，选取落入（或附近）各类自然资源图斑内的样地（点），开展样地（点）和/或样方调查，结合轻型山地工程、地球物理调查手段，揭露各类资源的时空结构，采集测试化验、鉴定样品，查清理化性质、结构成分、年龄等。

(4)数据建库。数据集成应纳入自然资源三维立体时空数据库和国土空间基础信息平台，确保各类调查数据能够及时入库、存储、查询和更新，实现对各类自然资源动态更新和综合管理，为形成形式多样、体系配套、层次清晰、特色鲜明的信息平台奠定基础。内容包括图斑矢量数据、属性数据、样地（点）数据、影像数据、统计报表数据、专题图件数据、文本成果数据等。

(5)分析评价。基于统一空间基准的地理信息系统、数学建模、模拟计算、专家系统、信息挖掘和人工智能等先进技术或工具，开展多源异构、多源异性数据分析评价，包括数据统计、资源评价、生态系统评价等。数据统计分类、分项统计各类资源的面积、储量、消长等数据；资源评价包括单门类资源和多门类资源分析，评价各类资源状况及其动态变化情况、相互作用互馈机制；生态系统评价指分析生态系统的类型、格局、质量、生物多样性、碳储碳汇等生态功能价值。同时结合社会、经济数据，开展资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价，为科学决策和严格管理提供依据。

2.4 成果产品与应用

调查形成的成果产品主要有基础数据、实物样品、规范标准、分析模型、成果报告等，体现成果的通用性、专题性和综合性等。普适性服务应用成果产品表达包括库-图-表-报告，具体包括：遥感影像、调查监测及分析评价、数据库、共享服务系统等数据及数据库；各类自然资源分类、分级、分区、分要素系统数据集及专题统计和分析评价数据集；工作报告、统计报告、分析评价报告及专题报告、公报、白皮书、咨询建议等；图集、图册、专题图、挂图、统计图等图件成果；调查技术、数据产品、服务管理等标准。调查形成的成果产品可服务支撑区域自然资源管理、国土空间规划、生态保护修复和综合治理等多元化应用。

3 结论

(1)自然资源综合调查是集立体国土空间内全部自然资源要素于一体的一站式、全覆盖、综合性调查工作。与正在实施的自然资源基础调查、专项调查等统一调查工作相比，具有调查对象指向不同、调查指标多元拓展、调查空间多维立体、调查技术综合集成等特点。

(2)自然资源综合调查是国家公益性和基础性工作的重要组成部分，可分为全国性、区域性或流域性等不同层次。面向新时代生态文明建设要求，组织开展自然资源综合调查对于实现自然资源综合管理，从根本上解决自然资源调查领域存在的突出问题，具有重要意义。

(3)通过阐明流域自然资源综合调查目标定位、调查内容及指标，在充分继承借鉴、转换融合各专项自然资源调查技术方法的基础上，构建了资料收集、底图制作、外业调查、数据建库、分析评价、服务应用等相互衔接的工作流程，以及数据叠加+融合+改化+补充、抽样+图斑、遥感+地面+建模、路线+剖面+测点、样地+样方+样坑、物探+钻探+测试等技术体系。

(4)实践表明，基于流域尺度的自然资源综合调查成果在服务支撑区域自然资源管理、国土空间规划、生态保护修复和综合治理等方面具有多元化应用价值，所构建的流域自然资源综合调查技术方法体系在区域或流域调查工作中具有推广应用价值。